プラズモニック量子デバイスの開発とその量子ウォークへの応用
Publicly Offered Research
| Project Area | Science of hybrid quantum systems |
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| Project/Area Number |
18H04292
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
井上 修一郎 日本大学, 理工学部, 教授 (30307798)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥14,820,000 (Direct Cost: ¥11,400,000、Indirect Cost: ¥3,420,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2018: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
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| Keywords | 長距離伝搬型表面プラズモンポラリトン / 量子ウォーク / 単一光子検出 / 量子シミュレーター / 長距離伝搬表面プラズモンポラリトン / 超伝導転移端センサ / 単一光子源 / SiC中のSi空孔 / 表面プラズモンポラリトン / 超伝導光子数識別器 / プラズモニック導波路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、平成30年度に作製した51本の長距離伝搬型表面プラズモンポラリトン（LR-SPP）導波路アレイを用いて LR-SPPの導波路アレイ伝搬特性を実験と計算機シミュレーションにより詳細に調べた。LR-SPPの励起には、波長 1550 nm、繰り返し周波数 10 GHz のパルスレーザを単一光子レベル（平均光子数 < 0.1）まで減衰させた微弱コヒーレントパルスを使用した。この微弱コヒーレントパルスを用いて end-fire 法により、中心の導波路に LR-SPP を励起し、導波路アレイの出力光子を正弦電圧ゲート動作 InGaAs/InP アバランシェフォトダイオード（SG-APD）による単一光子検出器で測定した。この単一光子検出器は、有効径 25 μm の光検出領域を有し、波長 1550 nｍ において光子検出効率 20 %、暗係数率は 2kHz である。この SG-APD を2 次元走査（raster scanning）することにより、量子ウォークに特有な非ガウス型光子検出確率分布を得た。また、素子長を変えた場合の出力光子検出確率分布の推移から 1 次元量子ウォークに特有な「弾道的」時間発展を確認することができた。次に、この出力光子確率分布を電磁界シミュレーション結果と比較した。電磁界シミュレーションは複素周波数領域有限差分（FDCFD） 法及び高速逆ラプラス変換（FILT）のコンビネーションである FDCFD-FILT 法を用いて行い、LR-SPP導波路アレイでのLR-SPP の量子ウォークをシミュレートすることに成功した。実験結果より抽出、規格化した確率分布と電磁界シミュレーション結果は良く一致しており、試作した LR-SPP 導波路アレイは 1 次元連続量子ウォークシミュレーターとして動作することを確認した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(21 results)
